JP2008072437A - 無線タグ - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ近傍にある物質が変わっても容易にその性能を発揮する安価な無線タグを提供する。
【解決手段】ＩＣチップに接続された第１のアンテナと、第１のアンテナに接続されておらず、第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に、第１のアンテナから分離可能に配置された第２のアンテナと、を備える。第１のアンテナ及び第２のアンテナは第２のアンテナを分離する前は第１の物質に貼付されたときに、分離後は第２の物質に貼付されたときに性能が十分発揮できるように設計されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣチップに接続する第１のアンテナと、第１のアンテナに接続していない第２のアンテナを有する無線タグに関する。

アンテナ近傍にある物体はアンテナの共振周波数帯やリターンロス値に影響を与えることが知られている。このため、アンテナの近傍にある物体が変わり、物体の誘電率が変化すると必要なアンテナの大きさが変わる。無線タグは物体に貼付して用いられることが多いため、貼付する物体が変わることにより所望の性能を発揮できなくなる場合がある。

従来は貼付される物体の種類を想定し、いずれの物体に貼付しても通信可能なようにアンテナを設計していたが、このような汎用性の高いアンテナは通信距離が短くなることが多いという問題があった。

この点に関し、特許文献１には無線タグの貼付の可能性のある物質の誘電率を想定し、それに合わせたインピーダンス整合回路と回路選択スイッチと焼き切り回路を無線タグに設け、無線タグの外部から回路選択スイッチを操作するか、使用しない回路を焼き切る指示を送ることによりインピーダンス整合回路を選択する技術が開示されている。
特開２００５−３０１４４３号公報

しかし、特許文献１に記載の技術においては、複数のインピーダンス整合回路と回路選択スイッチと焼き切り回路と制御ソフトウエアと専用の無線タグリーダライタを開発しなければならず、コストがかかるという問題点があった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、アンテナ近傍にある物質が変わっても容易にその性能を発揮する安価な無線タグを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に記載の発明はＩＣチップに接続された第１のアンテナと、第１のアンテナに接続されておらず、第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に、第１のアンテナから分離可能に配置された第２のアンテナと、を備える無線タグを提供する。

また、請求項４に記載の発明はＩＣチップに接続された第１のアンテナと、第１のアンテナに接続されておらず、第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に、電磁波を遮断する物質によって被覆可能に配置された第２のアンテナと、を備える無線タグを提供する。

本発明によれば、ＩＣチップに接続する第１のアンテナと、第１のアンテナに接続しない第２のアンテナを設け、近傍の物質が変化した場合には第２のアンテナを第１のアンテナから分離することにより共振周波数を変更するため、容易に無線タグの性能を発揮することが可能となり、安価に無線タグを製造することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態の無線タグの第１例を模式的に表した図である。本実施形態の無線タグはメモリ及び送受信回路を含むＩＣチップ１０と、ＩＣチップ１０に接続する第１のアンテナ１１と、第１のアンテナに接続されておらず、第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に配置された第２のアンテナ１２と、これらを配置する基材１３、１４とを有する。

ここで、無線タグは無線通信可能な記憶媒体を意味する。無線タグはさらに計算機能を持っていてもよく、望ましくは携帯可能な大きさであるが、微小なものであってもよい。無線タグはＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれることもある。

第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２の間には第１のアンテナが配置される基材１３と第２のアンテナが配置される基材１４を切断して分離するためのミシン目２０が設けられている。このミシン目２０に沿って第１のアンテナ１１の一部と第２のアンテナ１２の一部が平行に配置されている。

ＩＣチップ１０の位置は第１のアンテナに接続していればどこに配置してもよい。第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２はともに線形状をしている。なお、ミシン目２０を設けず、鋏やカッターなどにより基材を切断するように構成しても良い。

第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２の大きさは、第２のアンテナ１２が第１のアンテナ１１の共振周波数を変化させる位置に配置され、予め選ばれた誘電率を有する第１の物質に貼付された場合に第１のアンテナのリターンロス値が通信周波数帯において所定値以下になり、第２のアンテナ１２が第１のアンテナ１１から分離され、予め選ばれた誘電率を有する第２の物質に貼付された場合に第１のアンテナのリターンロス値が通信周波数帯において所定値以下になるようにそれぞれ定められている。

基材１３，１４の材質は絶縁体である必要がある。例えば、絶縁性合成樹脂、紙、セラミックスなどが好適である。この絶縁性合成樹脂はポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルなどが好適である。複数の材質を組み合わせて使用しても良い。

図２は本実施形態の無線タグの第２例を模式的に表した図である。図１と同じ番号のものは同じものを表し、説明を略す。第２例においては第１のアンテナ１５の向きが左右逆になっている。また、第２のアンテナ１６は先端部分の一方が第１のアンテナ１５の先端部分とミシン目２０を挟んで対向し、第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に配置されている。

図３は本実施形態の無線タグの第３例を模式的に表した図である。図１と同じ番号のものは同じものを表し、説明を略す。第３例においては第２のアンテナ１７がパッチ形状をしている。

第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１７の間には第１のアンテナが配置される基材１３と第２のアンテナが配置される基材１４を切断して分離するためのミシン目２０が設けられている。第２のアンテナ１７はこのミシン目２０に沿って第１のアンテナ１１の一部と第２のアンテナ１７の一辺が平行に、第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に配置されている。

図４は本実施形態の無線タグの第４例を模式的に表した図である。図１と同じ番号のものは同じものを表し、説明を略す。第４例においては第２のアンテナ１８がパッチ形状をしており、複数設けられている。さらに、第２のアンテナ１８の間にミシン目２０が設けられている。第２のアンテナ１８はこのミシン目２０に沿って各第２のアンテナ１８の一辺が平行に第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に配置されている。

図５は本実施形態の無線タグの第５例を模式的に表した図である。図１と同じ番号のものは同じものを表し、説明を略す。第５例においては第２のアンテナ１６は線形状をしており、第２のアンテナ１６は先端部分の一方が第１のアンテナ１５の先端部分とミシン目２０を挟んで対向し、第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に配置されている。第２のアンテナ１８はこのミシン目２０に沿って第１のアンテナ１１の一部と第２のアンテナ１８の一辺が平行に、第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に配置されている。

図６は無線タグ１１０と無線タグリーダライタ１２０の構成例を示す概略図である。無線タグ１１０はメモリ１１１と、メモリ１１１へのデータの読み書きを行う無線タグ制御部１１２と、受信した変調電波の整流と安定化を行うことにより電源を供給する電源生成部１１５と、無線タグ制御部１１２から送出されたデータを変調して無線タグアンテナ１１６に送出する変調部１１３と、受信した変調電波を復調して無線タグ制御部１１２へ送出する復調部１１４とを備える。

無線タグ読取書込み装置１２０はアンテナ１２１と、無線タグ１１０との通信及び接続するハードウエアを制御するＣＰＵ１２７及びデータを格納するＲＯＭ１２８及びＲＡＭ１２９を備えるリーダライタ制御部１２６と、リーダライタ制御部１２６から送出されたデータを変調する変調部１２２と、変調された信号を増幅してアンテナ１２１に送出する送信アンプ１２３と、受信した変調電波を増幅する受信アンプ１２４と、受信した変調信号を復調する復調部１２５と、例えばパソコン等の上位装置に接続し、データの授受を行うインターフェース１３０とを備える。

図７はアンテナの周波数に対するリターンロスの関係を示したグラフである。横軸は周波数（ＭＨｚ）を、縦軸はリターンロス（ｄＢ）を示す。グラフ２４は無線タグが予め選ばれた誘電率を有する第１の物質に貼付され、第２のアンテナが第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に配置されている場合を示している。このように、第１のアンテナと第２のアンテナは第１の物質に貼付された場合、通信周波数帯である９５３ＭＨｚ２１においてリターンロス値がアンテナ性能を発揮する目安となる−１０ｄＢを下回るように設計される。この設計は公知の方法により行うことが可能である。

上記無線タグを第１の物質に貼付したまま第２のアンテナを分離した場合を示すグラフがグラフ２３とグラフ２４である。ここで、分離するとは基材１３と基材１４を切断することにより第２のアンテナを第１のアンテナの共振周波数を変化させない位置に移動させることを言う。

グラフ２３は第２のアンテナの共振周波数が第１のアンテナの共振周波数よりも低い場合を示す。この場合、第１のアンテナは、貼付するとその共振周波数が低下するような第２の物質に貼付したときにリターンロス値がグラフ２２の位置に来るように設計される。このため、第２のアンテナを分離してこのような第２の物質に無線タグを貼付した場合、リターンロス値が−１０ｄＢを下回り、アンテナの性能を十分に発揮することが可能となる。

また、グラフ２４は第２のアンテナの共振周波数が第１のアンテナの共振周波数よりも高い場合を示す。この場合、第１のアンテナは、貼付するとその共振周波数が上昇するような第２の物質に貼付したときにリターンロス値がグラフ２２の位置に来るように設計される。このため、第２のアンテナを分離してこのような第２の物質に無線タグを貼付した場合、リターンロス値が−１０ｄＢを下回り、アンテナの性能を十分に発揮することが可能となる。

図８は本実施形態の具体的な応用例を示した図である。この例では靴の流通過程への応用を示す。第２のアンテナを分離する前、すなわち第２のアンテナが第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置にある状態にて無線タグ３２は靴の箱３１に貼付される。第１のアンテナ及び第２のアンテナはこの状態においてリターンロス値が−１０ｄＢを下回り、その性能が発揮できるように設計されている。

次に、靴３３が店頭に並べられる際に、無線タグ３２は靴３２に貼付されるか非常に接近した状態となる。靴の箱３２と靴３３は誘電率が異なり、アンテナの共振周波数が変化する。第１のアンテナ３４は、第２のアンテナを分離すると靴３３に貼付した場合リターンロス値が−１０ｄＢを下回るように設計されている。

この際、分離した第２のアンテナは靴が店頭に並べられたことを示すものとして利用することもできる。

なお、第２のアンテナを分離せず、電磁波を遮断する物質により第２のアンテナを被覆することにより第２のアンテナを第１のアンテナの共振周波数を変化させないように構成してもよい。この場合、第２のアンテナは電磁波を遮断する物質により被覆可能に配置され、第２のアンテナの形状はほぼ平面をなしていることが望ましい。

電磁波を遮断する物質をシート状にし、片面に粘着剤を塗布してシール状にし、これを第２のアンテナに貼付するようにすることもできる。また、電磁波を遮断する物質を揮発物質によって希釈されたビヒクルに混合してインク状にし、これをインク塗布用のペンに充填し、このペンを用いて第２のアンテナに電磁波を遮断する物質を塗布するようにすることもできる。

以上のように、本実施形態の無線タグにおいては、第２のアンテナが第１のアンテナに接続されておらず、第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に、第１のアンテナから分離可能に配置されている。また、第１のアンテナと第２のアンテナは分離前には第１の物質に貼付したときにリターンロス値が−１０ｄＢ以下となり、分離後には第２の物質に貼付されたときにリターンロス値が−１０ｄＢ以下となるように設計されている。このため、第１の物質の物質に貼付するときは第２のアンテナを分離せず、第２の物質に貼付するときは第２のアンテナを分離することにより、アンテナの性能を十分に発揮することができる。

また、第２のアンテナを複数設けることによりさらに多くの種類の物質に無線タグが貼付されたときにもアンテナの性能を十分に発揮できるように構成することが可能である。また、本実施形態の無線タグは従来の無線タグに比べて第２のアンテナとミシン目を設けるだけであるため、非常に安価に製造することが可能である。

さらに、電磁波を遮断する物質によって第２のアンテナを被覆することにより、第２のアンテナの分離と同様の効果を得ることができ、作業効率を更に高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本実施形態の無線タグの第１例を模式的に表した図である。 本実施形態の無線タグの第２例を模式的に表した図である。 本実施形態の無線タグの第３例を模式的に表した図である。 本実施形態の無線タグの第４例を模式的に表した図である。 本実施形態の無線タグの第５例を模式的に表した図である。 無線タグと無線タグリーダライタの構成例を示す概略図である。 アンテナの周波数に対するリターンロスの関係を示したグラフである。 本実施形態の具体的な応用例を示した図である。

符号の説明

１０：ＩＣチップ、
１１，１５：第１のアンテナ、
１２，１6，１７，１８：第２のアンテナ、
１３，１４：基材、
２０：ミシン目。

Claims (9)

1. ＩＣチップに接続された第１のアンテナと、
   前記第１のアンテナに接続されておらず、前記第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に、前記第１のアンテナから分離可能に配置された第２のアンテナと、
   を備える無線タグ。
2. 前記第２のアンテナが前記第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に配置され、第１の物質に貼付された場合に第１のアンテナのリターンロス値が通信周波数帯において所定値以下になり、
   前記第２のアンテナが前記第１のアンテナから分離されて、第２の物質に貼付された場合に前記第１のアンテナのリターンロス値が通信周波数帯において所定値以下になるように前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの大きさがそれぞれ定められた、
   請求項１に記載の無線タグ。
3. ＩＣチップに接続された第１のアンテナと、
   前記第１のアンテナに接続されておらず、前記第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に、電磁波を遮断する物質によって被覆可能に配置された第２のアンテナと、
   を備える無線タグ。
4. 前記第２のアンテナが前記第１のアンテナの共振周波数を変化させる位置に配置され、第１の物質に貼付された場合に第１のアンテナのリターンロス値が通信周波数帯において所定値以下になり、
   前記第２のアンテナが電磁波を遮断する物質によって被覆されて、第２の物質に貼付された場合に前記第１のアンテナのリターンロス値が通信周波数帯において所定値以下になるように前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの大きさがそれぞれ定められた、
   請求項３に記載の無線タグ。
5. 前記第２のアンテナが線形状又はパッチ形状をなす請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線タグ。
6. 前記第２のアンテナが複数設けられた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線タグ。
7. 前記第１のアンテナ又は前記第２のアンテナと前記第２のアンテナとの間にミシン目が設けられた請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線タグ。
8. 前記第１のアンテナ又は前記第２のアンテナが配置される基材が絶縁性合成樹脂、紙、セラミックスから１種類以上選ばれる請求項１乃至７のいずれか１項に記載の無線タグ。
9. 前記絶縁性合成樹脂がポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルから１種類以上選ばれる請求項８に記載の無線タグ。